1 Formtechnik mit Technischer Kommunikation

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2 9 1 Formtechnik mit Technischer Kommunikation 1.1 Geschichtliche Entwicklung des Formens und Gießens 5000 Jahre Gießen von Metallen Fundstücke aus dem Vorderen Orient zeigen, dass es dem Menschen bereits vor rund 5000 Jahren gelang, Gegenstände aus Metall herzustellen. Die ältesten Funde der Bronzezeit in Europa sind etwa 1000 Jahre jünger. In vielen Museen der Welt sind heute solche gegossenen Zeugen der Vergangenheit zu sehen. Weiterhin geben alte Darstellungen einen Einblick in die damalige Technik. So sind die Abbildungen in Bild 1 in einer Grabstätte im Tal der Könige, nicht weit von Luxor in Oberägypten, zu finden. Gießformen aus Lehm, Stein und Metall achdem es gelungen war, das Metall zu erschmelzen, wurden Gießformen notwendig. Häufig wurden sie direkt als egativformen aus Sandstein, Speckstein, Glimmerschiefer, Serpentin und anderen Gesteinen herausgearbeitet (folgende Seite Bild 1). Solche Gießer der Bronzezeit stellten ihre Formen noch selbst her. Sie waren also gleichzeitig die Vorläufer der heutigen Formenbauer, die Kokillen herstellen. Wachsausschmelzverfahren Die direkte Herstellung von Gießformen beschränkte sich vorwiegend auf die einfacheren Formen. Diese Technik setzte dem künstlerischen Drang des Menschen jedoch enge Grenzen. Der größte Teil der gegossenen Kunstwerke konnte in allen Kulturländern nur dadurch hergestellt werden, dass zuerst ein Wachsmodell angefertigt wurde, denn nur durch Ausschmelzen des eingeformten Modells wurde die Herstellung auch hinterschnittener Formen möglich. Aus diesem Verfahren hat sich das hochmoderne Feingießen entwickelt (siehe hierzu.3.2.2). Bild 2 zeigt den ältesten erhalten gebliebenen figürlichen Hohlguss aus Mittel- und ordeuropa. Eine achbildung des kleinen bronzezeitlichen Kultwagens von Trondheim ist im Römisch-Germanischen Zentralmuseum in Mainz zu sehen. Schmelzöfen Bei den im Altertum verwendeten Tiegelöfen wurde Erz und Holzkohle in den Tiegel eingegeben und die Feuerführung durch Einblasen von Luft mit Blasrohren und Blasbälgen verbessert (Bild 1). Die Entwicklung über Rennfeuer zum freistehenden Schachtofen vollzog sich über lange Zeiträume. Bild 1: Schmelzen und Gießen in Ägypten 1450 v. Chr. Bild oben: Arbeiten am Tiegelfeuer und Betätigen der Blasebälge Bildmitte: Abnehmen des Schmelztiegels Bild unten: Gießen einer Tempeltür und Transportarbeiten Bild 2: Ältester Kunstguss europäischer Bronzezeit (Wachsausschmelzverfahren)

3 10 Formtechnik mit Technischer Kommunikation Dauermodelle aus Holz und Gips Seit dem Mittelalter entwickelte sich in Europa die Technik des Formens mit Dauermodellen. Einfachste Modelle dieser Art stellten dabei Schablonenbretter für Glocken und Geschützrohre (Bild 2) dar. ach der Erfindung des Eisengusses erlebte die Herstellung gusseiserner Öfen eine Blütezeit. Bekannte Holzschnitzer fertigten dabei die Modelle für solche Kunstwerke an. Sie fertigten auch für Kaminplatten und Ofenplatten wertvolle Holzmodel, die im offenen Herdguss abgeformt wurden. Lehmkern 1. Formhälfte aus Stein Gussteil 2. Formhälfte aus Stein Gusswerkstoffe im Laufe der Geschichte Bekannt ist die Einteilung der vorgeschichtlichen Zeiträume in Steinzeit, Bronzezeit und Eisenzeit. Als es in der sogenannten Bronzezeit vor ca Jahren den Menschen erstmals gelang Metall zu verarbeiten, war es zunächst reines Kupfer. Man kam sehr bald darauf, dass Zusätze von Zinn (Kupfer + Zinn = Bronze) und weiteren Metallen Schmelzbarkeit und Härte verbessern. Die wesentlich schwierigere Verhüttung der Ei - sen erze bedingte, dass in Europa erst ab 1400 n. Chr. Eisenguss hergestellt wurde. Die Gewinnung der Leichtmetalle war möglich, als elektrische Energie nach Erfindung der elektrodynamischen Maschinen zur Verfügung stand wurde das erste Aluminiumgussteil und 1909 das erste Magnesiumgussteil hergestellt. Mechanisierung und Automatisierung Die erste Modellplatte wurde 1827 zum genaueren und rationelleren Ablauf der Herstellung von Ofenplatten in der Roten Hütte zum Handformen verwendet. Erste Formmaschinen werden erstmals 1827 als reine Pressformmaschinen erwähnt. Ab 1907 spielt die Rüttelformmaschine über einige Jahrzehnte eine vorrangige Rolle. Heute sind die im Kapitel Maschinenformen beschriebenen modernen Verfahren eingebunden in Formanlagen mit rechnergesteuerten Abläufen. Gießereiberufe im Wandel der Zeit In der industriellen Gießerei werden seit 1986 Gießereimechaniker ausgebildet, die neben gie - ße reitechnischen Kenntnissen auch solche der Metall- und Datenverarbeitung vorweisen müssen, damit sie den Anforderungen moderner Form anlagen entsprechen können. Der Gießereimechaniker hat den Former abgelöst, der im Handwerk, wo auch der Kunstguss zu finden ist, weiterhin ausgebildet wird. Die Berufsbezeichnung Gießer ist übergreifend als traditioneller ame aller Gießereiberufe zu verstehen. Bild 1: Einfache Formtechnik der Bronzezeit um 900 bis 800 v. Chr.: Gießform für Beil aus Stein Bild 2: Für Geschützrohre kam ab dem Mittelalter Eisenguss zur Anwendung. Geformt wurde mit Drehschablonen aus Holz. Bild 3: Produkt der euzeit: Gussteil für Schiffsdiesel

4 Formtechnik mit Technischer Kommunikation 11 Zeittafeln Geschichte Der Fachausschuss Geschichte im VDG (Verein Deutscher Gießereifachleute) hat für die Geschichte des Formens, der Schmelztechnik und der Gusswerkstoffe Zeittafeln erarbeitet. Diese schließen in gekürzter Form das Kapitel Geschichtliche Entwicklung des Formens und Gießens ab. Formen (Beispiele) 5000 v. Chr. Steinformen in Vorderasien 3000 v. Chr. Wachsausschmelzverfahren in Vorderasien und Indien 1500 v. Chr. Blasebälge statt Blasrohre in Ägypten 1500 v. Chr. Erste Rennfeuer zur Eisenverhüttung in Vorderasien 1800 v. Chr. Älteste Sandsteingießform in Mitteleuropa (Olmütz) 1250 v. Chr. Metallische Dauerform aus Bronze für Beile in Uelzen 300 v. Chr. Metallische Kokillen für Eisenguss in China 1100 n. Chr. Erste schablonierte Formen für Bronzegrapen 1400 Drehspindel-Schablonenformen von Geschützrohren 1827 Erfindung der Modellplatte in der Rote Hütte, Harz 1872 Erste Formmaschine mit mech. Verdichtung (Seboldt) 1944 Croning-Grundlagenpatent f. d. Maskenformverfahren 1950 Kernschießmaschine von Hansberg Öfen und Schmelztechnik (Beispiele) 5000 v. Chr. Gold wird in Vorderasien geschmiedet und gegossen 3000 v. Chr. Tiegelöfen zum Schmelzen von Bronze in China 500 v. Chr. Keltische Schmelzfeuer der La-Tène-Zeit 1500 n. Chr. Herd-Flammöfen in Glocken- und Kanonengießereien 1700 Ersatz von Holzkohle durch Koks in englischen Hochöfen 1700 Wilkinson-Schachtofen Vorläufer des Kupolofens 1864 Siemens-Martin-Ofen (Gebr. Siemens, Pierre Martin) 1865 Erster Kupolofen mit integriertem Eisensammelraum 1879 Erster Lichtbogen-Schmelzofen (Werner v. Siemens) 1908 Erster etzfrequenz-induktionsrinnensofen 1912 Erster ölbeheizter Ofen zum Eisenschmelzen 1935 Erster etzfrequenz-induktionstiegelofen Gusswerkstoffe (Beispiele) 5000 v. Chr. Gegossenes und geschmiedetes Gold in Vorderasien 3000 v. Chr. Bronzegüsse (Cu-As-Pb) in Indien und Mesopotamien 2700 v. Chr. Beginn der Kupferzeit in Europa 1100 v. Chr. Beginn der europäischen Eisenzeit 500 v. Chr. Beginn des Eisengusses in China 1400 n. Chr. Beginn des Eisengusses in Europa Gusseiserne Geschützrohre und Kugeln 1630 Erstes englisches Patent zum Tempern von Gusseisen 1800 Entdeckung der Leichtmetalle (Ti 1791, Mg 1808, Al 1825) 1845 Erster Formguss aus Tiegelstahl (J. Mayer, J.C. Fischer) 1909 Erste Magnesium-Gusslegierung 1921 Verwendung von Aluminium als Gusswerkstoff 1942 Arbeiten zur Herstellung von Temperguss Bild 1: Mesopotamischer Kupferguss 2000 v. Chr. Bild 2: Skytischer Goldkamm 400 v. Chr. Bild 3: Hildesheimer Dom, Bronzeguss 1225 n. Chr.

5 12 Formtechnik mit Technischer Kommunikation 1.2 Grundlagen der Formtechnik Werdegang eines Gussteils Konstruktion In der Konstruktionsabteilung wird entschieden, ob ein Produkt durch Gießen, Schmieden, Schwei - ßen oder durch Zerspanen hergestellt wird. Auch der Konstrukteur muss die Grundlagen der Formtechnik kennen, damit er das Gussteil so konstruiert, dass es sich mit dem geringsten Aufwand formen lässt. Modellbau Im Modellbau nimmt das Gussteil erstmals drei - dimensionale Gestalt an. Heute werden vielfach CC-Maschinen zur Modellfertigung eingesetzt. Der Modellbauer fertigt nach der vorliegenden Zeichnung oder CAD-Vorgaben eine Modell-Einrichtung, die meist aus Modell und zugehörigen Kernkästen besteht. Die Zeichnung, nach welcher der Modellbauer arbeitet, unterscheidet sich von der Konstruktionszeichnung durch form- und gie - ße reitechnische Ergänzungen wie Formschrä ge, Teilung und Kerne sowie die Bearbeitungszugabe. Entsprechend dem verwendeten Modellwerkstoff werden die Modelle als Holz-, Kunststoff-, Schaum stoff- oder Metallmodelle bezeichnet. Formerei Mit Hilfe des Modells werden in der Formerei die Formen hergestellt. Formen sind egative, sie enthalten den auszugießenden Hohlraum, der das zukünftige Gussteil ergibt. Die mit Modellen hergestellten Formen bestehen aus Formstoffen wie z. B. tongebundenem Quarzsand. Er erhält seine Festigkeit durch Verdichten. Dies geschieht in der Handformerei durch Aufstampfen und in der Maschinenformerei mit Formmaschinen durch Pressen, Schießen, Rütteln oder durch Impuls. Bei kunstharzgebundenen Formstoffen erfolgt die Verfestigung durch Aushärten. Kernmacherei Die Hohlräume eines Gussstückes können durch Kerne gebildet werden. Kerne sind Verkörperungen der Hohlräume und bestehen aus Formstoff. Zur Herstellung der Kerne benötigt man sogenannte Kernkästen, die in der Serienfertigung auch als Kernformwerkzeuge bezeichnet werden. Damit die Kerne in die Form eingelegt werden können, müssen Form und Kern eine Kernlagerung aufweisen. Die Abteilung in der Formerei, welche die Kerne herstellt, wird als Kernmacherei bezeichnet. Bild 1: Konstruktion Bild 2: Modelle und Kernkästen aus Holz und Kunststoff Bild 3: Formhälften mit eingelegten Kernen in einer automatischen Formanlage

6 Formtechnik mit Technischer Kommunikation 13 Schmelzen Das zum Abgießen der Gussteile erforderliche flüssige Metall wird in der Schmelzerei aus Masseln, Rücklaufmaterial und teilweise Schrott erschmolzen. Das Zusammensetzen dieser Rohstoffe wird als Gattieren bezeichnet (Bild 1). Für Eisengießereien ist der älteste und am meisten verbreitete Schmelzofen der Kupolofen, zunehmend wird jedoch auch hier der Induktionstiegelofen verwendet. Für Stahlguss kommt überwiegend der Lichtbogenofen und für die ichteisenmetalle der öl-, gas-, oder widerstandsbeheizte Tiegelschmelzofen zur Anwendung. Seltener wird mit dem Drehtrommelofen erschmolzen. Gießen Das Gießen ist der eigentliche Höhepunkt bei der Herstellung eines Gussteils. Allerdings beansprucht der Vorgang als solcher nur kurze Zeit, je nach Gussgewicht liegt die benötigte Zeit für das Füllen einer Form zwischen dem Bruchteil einer Minute und einigen Minuten. Um das flüssige Metall von den Schmelzöfen zu der gießfertigen Form und über das Eingusssystem in das Innere der Form zu bringen, werden Kranpfannen, Stopfenpfannen, Handpfannen oder andere Gießgefäße benützt. Vor dem Gießen erfolgt oft noch eine Schmelze-Behandlung wie beispielsweise das Impfen. Auspacken ach ausreichender Zeit für das Erstarren und Abkühlen der Gussteile erfolgt das Auspacken. Unter Auspacken versteht man das Freilegen des Gussteils von Formkasten und Formstoff. Während dieser Vorgang früher mithilfe des Pressluftmeißels erfolgte, geschieht dies heute vorwiegend auf dem Rüttelrost. Der Formstoff fällt dabei durch den Rost und kann der Wiederaufbereitung zugeführt werden, während das Gussteil weiter gekühlt und der Putzerei zugeführt wird. Häufig wird die Form auch aus dem Kasten ausgedrückt und vollends in einer Schwingtrommel ausgepackt. Gussputzerei In der Gussputzerei wird das Gussteil von Einguss- und Speisersystem, Gussgrat und Form - sand resten befreit. Beim Strahlputzen werden körnige, metallische Strahlmittel mit hoher Geschwindigkeit auf die zu reinigende Oberfläche geschleudert, während beim assputzen der Vorgang mit einem Hochdruckwasserstrahl durchgeführt wird. Grate und Unebenheiten werden durch Schleifen beseitigt, hier werden auch bereits Manipulatoren eingesetzt. Bild 1: Gattieren der für das Schmelzen notwendigen Rohstoffe Bild 2: Gießen Bild 3: Gussputzen

7 14 Formtechnik mit Technischer Kommunikation Formherstellung Die Voraussetzung, um ein Gussteil herstellen zu können, ist das Vorhandensein einer Form. Die Form enthält das zukünftige Gussteil als Hohlraum, sie ist deshalb das egativ des Gussteils. Möglichkeiten der Formherstellung Um den Hohlraum einer Form herzustellen, können zwei grundlegende Möglichkeiten angewandt werden: Bei Dauerformen, wie sie bei Kokillen und Druckguss notwendig sind, wird der Hohlraum meist aus einem Stahlblock zerspanend herausgearbeitet. In eine solche Dauerform werden immer wieder Gussteile gegossen und anschließend entformt (siehe Kap. 2). Bei verlorenen Formen wird mithilfe eines Modells der Hohlraum in den Formstoff geformt. Das Modell ist wie das Gussteil ein Positiv. aturmodelle sind hierbei um das Schwindmaß größer, Kernmodelle besitzen außerdem noch Kernmarken. Um den Hohlraum in den Formstoff zu formen, wurden ursprünglich einfache, flache Modelle in den Sand gedrückt und anschließend gezogen. Heute wird der Formstoff auf das Modell geschüttet und entweder durch Verdichten oder durch Aushärten verfestigt. Durch Ziehen des Modells aus der Form oder Abheben der Form vom Modell entsteht dann beim Formen der Hohlraum. Entformbarkeit der Modelle Das Entformen der Modelle ist nur möglich, wenn die Form nach oben offen ist. Das kann man auch erreichen, wenn man Form und Modell teilt. Die Teilfläche wird dadurch zur offenen Seite, an der das Modell herausgezogen wird. Formschräge, Lackierung und Trennmittel dienen ebenfalls zur leichteren Entformung der Modelle aus der Form. Bild 1: Gussteil Bild 2: Modell zweiteilig Form- und Modellteilung Kernlager Bild 3: Formhälfte Kernlagerung Formoberteil Kern Kernmarke Kernmarke Formunterteil Modellausheberichtung Kernlager Kernlagerung Bild 4: Formkasten zweiteilig mit eingelegtem Kern Formung der Hohlräume durch Kerne Hohlräume in Gussteilen können durch Kerne gebildet werden. Das sind Körper mit der Form des Hohlraumes bestehend aus Formstoff. Die Kerne werden in Kernkästen hergestellt, indem der Formstoff in diese gefüllt und verfestigt wird. An Stelle von Stampfen wird hierzu heute oft Schießen in Verbindung mit chemischer Aushärtung angewandt. Damit der Kern maßgerecht in die Form eingelegt und während des Gießvorganges nicht mehr verrückt werden kann, erhält er eine Kernlagerung. Diese Verlängerung des eigent lichen Hohlraumes wird an Modell und Kernkasten als Kernmarke bezeichnet. linke Kernkastenhälfte Teilung rechte Kernkastenhälfte Bild 5: Kernkasten zweiteilig Bild 6: Kern entformt

8 Formtechnik mit Technischer Kommunikation Gießereimodelle Arten Zur Herstellung der Formen werden vom Modellbau Gießereimodelle bereitgestellt, die sich wie folgt unterteilen lassen: Dauermodelle verlorene Modelle Modelle, die mehr als einmal eingeformt und wieder ausgeformt werden, sind Dauermodelle. Dagegen werden verlorene Modelle nur einmal eingeformt, bei Polystyrolschaummodellen vergast oder herausgeschnitten und beim Fein - guss verfahren herausgeschmolzen, also jeweils zerstört. aturmodell Kernmodell Ein Modell, das genau dem Gussteil entspricht, ist ein aturmodell (Bild 1). Werden dagegen Außen- und Innenkonturen durch Kerne gebildet, so handelt es sich um ein Kernmodell. Dieses ist an den schwarz gestrichenen Kernmarken (Bild 2) zu erkennen. Hohlbauweise Massivbauweise Kleine oder mittlere Modelle werden ohne Hohlraum, d. h. als Modell in Massivbauweise, und Großmodelle mit Hohlraum, d. h. als Modell in Hohlbauweise, ausgeführt. Durch Hohlbauweise verringern sich Gewicht und Kos ten. Diese Modelle werden in Rahmenbauweise mit Beplankung (Bild 3) oder ähnlich aufgebaut. Bild 1: aturmodell Bild 2: Kernmodell Kernmarken Korbmodell (Bild 4) Korbmodelle sind i. A. ebenfalls Großmodelle in Hohlbauweise. Die Außenseiten sind hierbei als ganzflächige Losteile, sogenannte Anleger, am Modellkörper, dem Herzstück oder Korb, befestigt. Vorteilhaft bei Korbmodellen ist die Vermeidung von Außenkernen und vertikaler Form schräge sowie die Möglichkeit, für einen Korb unterschiedliche Anleger zu verwenden. Bild 3: Modell in Hohlbauweise (teilweise beplankt) Handmodelle Maschinenmodelle Handmodelle sind für das Handformen und Maschinenmodelle für das Formen mit Form - maschinen und automatischen Formanlagen bestimmt. Maschinenmodelle sind üblicherweise Modellplatten. Handmodelle, z. B. Großmodelle, haben meist Aushebevorrichtungen wie Ziehbänder. Modellteilung Herzstück oder Korb 3. Modellart nach Teilungen ach der Anzahl der Modellteilungen spricht man von ein-, zwei-, und dreiteiligen Modellen. Die Losteile werden hierbei nicht mitgezählt. Anleger Anleger Bild 4: Korbmodell-Schema (1., 2., 3.: Reihenfolge beim Ausheben)

9 16 Formtechnik mit Technischer Kommunikation Modelle in Stückbauweise Bei der Stückbauweise wird das Gesamtmodell in zwei oder mehrere Stücke unterteilt (Bild 1). Diese Bauweise wird bei sehr großen und langen Modellen angewendet, damit sie vorteilhafter gebaut, gut transportiert und auch besser aus der Form ausgehoben werden können. Eine Unterteilung wird auch vorgesehen, wenn bei ebener Einformung eines langen Modells sich das Gussstück bei der Abkühlung und Schwindung krumm ziehen würde. Hier ist es üblich, dass der Former das Modell gekrümmt einformt, sodass sich das Gussstück wäh rend des Schwindungsvorganges gerade zieht. Für diese Durchformung muss der Modellbauer aber das Modell in der Länge einige Male unterteilt herstellen. Die einzelnen Modellteile werden dann vom Former auf ein vorbereitetes gekrümmtes Sandbett gelegt und eingeformt (Bild 2). Vollmodell Teilmodell Beim Vollmodell sind die Konturen vollständig, beim Teilmodell nur teilweise ausgeführt. So stellt z. B. eine Schablone nur einen Querschnitt oder Radialschnitt dar. Das Formen mit Teilmodellen: Drehschablonen, Ziehschablonen und Skelettmodellen war noch vor wenigen Jahrzehnten besondere fachliche Qualifikation des Formers. Heute ist das Vollformen an die Stelle des Formens mit Teilmodellen getreten. Lediglich zum Formen großer runder Gussteile wird noch in manchen Betrieben das Formen mit Drehschablonen (Bild 3) angewandt. Modellarten nach Werkstoff Holzmodelle sind bei Güteklasse H3 und H2 aus Weichhölzern und bei den Güteklassen H1 aus Harthölzern und Hartholzfurnierplatten hergestellt. Holzmodelle kommen für große Abmessungen als Hohlmodelle genauso wie als Maschinenmodelle für hohe Stückzahlen zur Anwendung. Kunstharzmodelle werden aus Epoxydharz und Polyurethanharz mithilfe von egativen abgegossen. Sie werden für höchste Stückzahlen bis zu einigen zehntausend Abformungen eingesetzt. Metallmodelle kommen bei Verfahren mit Heißaushärtung wie z. B. Croning zur Anwendung. Polystyrolschaumstoffmodelle werden beim Vollformverfahren in der Form gelassen und durch die Schmelze vergast. Aber auch lackiert, als Dauer modell, setzt sich dieses Modell für Stückzahlen bis meist 10 immer mehr durch. Teil III Aushebefolge Teil II Bild 1: Modell in Stückbauweise 9000 Teil I starke Wandungen der Führungsbahnen gekrümmtes Sandbett im Herd Bild 2: Modell in Stückbauweise, für das Durch - formen Bild 3: Drehschablone Wiederholungsfragen Spindelmitte 4. mit Blech beschlagen 1. ennen Sie die wichtigsten Abteilungen des Gießereibetriebes und ihre Aufgaben. 2. Wodurch unterscheidet sich eine Dauerform von einer verlorenen Form? 3. Welche Voraussetzungen müssen gegeben sein, damit sich ein Modell entformen lässt? 4. Welche Aufgabe hat ein Kern? 5. Welcher Unterschied besteht zwischen einem aturmodell und einem Kernmodell? 6. Warum werden Großmodelle meist in Hohlbauweise gebaut? 7. Welche Vorteile hat die Stückbauweise? 8. Welches Verfahren hat das Formen mit Teilmodellen weitgehend ersetzt? O U

10 Formtechnik mit Technischer Kommunikation Farbkennzeichnung der Modelle Die Modelllackierung hat drei Hauptaufgaben: Erleichterung des Aushebens aus der Form Schutz vor Formstoff und Witterung Kennzeichnung Die Kennzeichnung eines Modells erfolgt einerseits durch eine Modellnummer, die den Zusammenhang zwischen Modell und Begleitpapieren herstellt. Andererseits kann durch eine Farbkennzeichnung nach E besonders dem Handformer eine einfache Arbeitsanweisung gegeben werden. Zunächst erkennt der Former am Farbton der Grundfarbe, welche Gruppe von Gießmetall verwendet wird (Tabelle 1), an den meist gelben oder auch roten Strichen, wo das Gussteil bearbeitet wird, und an den schwarzen Flächen, wo der Kern eingelegt wird. Darüber hinaus sind die folgenden Kennzeichnungen für den Handformer besonders wichtig: Stellen für Abschreckkörper Eine Materialanhäufung kann im Gussstück zu Lunkern führen. Abhilfe sind Speiser, Kühlkörper für innere Kühlung und Abschreckkörper für äußere Kühlung. Die Abschreckkörper werden zuerst als Modell angefertigt. Sie müssen dabei an das Modell angepasst werden. ach dem Abgießen werden sie vom Former mit dem Modell eingeformt. Damit er die richtige Stelle kennt, wird sie am Modell farblich gekennzeichnet (Bild 1). Hohlkehlen Bei Großmodellen mit sehr wenigen Abgüssen wird gelegentlich die Ausführung der Hohlkehlen dem Former überlassen. Am Modell wird dies durch eine gestrichelte Linie und die Angabe des Radius gekennzeichnet. Dämmteile Dünne Holzmodelle müssen oft durch eine Leiste gegen Verziehen gesichert werden. Diese Leiste wird zwar abgeformt, darf aber nicht abgegossen werden. Der entsprechende Formhohlraum muss deshalb mit Formsand zugedämmt werden. Solche Teile werden als Dämmteile bezeichnet und mit schwarzen Schrägstrichen gekennzeichnet. Kennzeichnung Außer der üblichen Modellnummer können weitere Angaben wie Zeichnungsnummer, Kennung des Bestellers, Werkstoff-Spezifikation und Datum als Kennzeichnung herangezogen werden. Statt Lackschrift ist heute das Aufkleben von Kunststoffbuchstaben üblich. Grundfarben für am Gussteil Stellen Modelle, zu be- für Ab- Kernkästen, arbeitende schreck- Ziehkanten Flächen körper Gusseisen mit Lamellengrafit rot gelb blau Gusseisen mit Kugelgrafit violett gelb rot Stahlguss blau gelb rot Temperguss grau gelb rot Schwermetall gelb rot blau Leichtmetall grün gelb blau Tabelle 1: Unterscheidende Farbkennzeichnung der verschiedenen Gusswerkstoffe Kernmarken und Lage des Kernes auf Teilflächen Sitzstellen loser Modellteile und zu entfernende Schrauben Speiser Zu bearbeitende Flächen schwarze Fläche schwarz umrandet gelbe Streifen kleine und mittlere Flächen ganzflächig, sonst Striche Farbe siehe Tab. A Aushebeeinrichtung Angabe der mit Gewinde Gewindegröße z.b. M 10 auf Modellfläche Tabelle 2: Gemeinsame Kennzeichnung Stelle für Kühlkörper Bild 1: Kühlkörper-Kennzeichnung am Modell

11 18 Formtechnik mit Technischer Kommunikation Modellzugaben Modellzugaben Formtechnische Zugaben Gießtechnische Zugaben Maschinenbautechnische Zugaben Formschräge Dämmteile Schwindmaß Einguss- und Speisersystem Bearbeitungszugabe Transporthaken Spannpratzen Schwindmaße Alle geschmolzenen Metalle und Legierungen ziehen sich bei der Abkühlung zusammen. Es handelt sich dabei um eine temperaturabhängige Volumenverminderung. Hierbei wird zwischen drei Phasen unterschieden (Bild 1): flüssige Schrumpfung Erstarrungs-Schrumpfung feste Schwindung Schwindungsbereiche Die flüssige Schrumpfung Diese zuerst einsetzende Schrumpfung ist trotz ihrer Größe ohne Belang, weil sie praktisch innerhalb des Eingusssystems nach der Wirkung der kommunizierenden Röhren ausgeglichen wird. Die Erstarrungs-Schrumpfung Diese Phase muss besonders vom Gießer beherrscht werden, hier können sonst bei ungenügender Speisung an Wanddickenanhäufungen Lunker (Schwindungshohlräume) entstehen. Durch gießtechnische Maßnahmen muss der Gießer dafür sorgen, dass die Lunker außerhalb des Gussteiles liegen (Bild 2). Die feste Schwindung Diese für den Modellbauer wichtigste Schwindung setzt nach der Erstarrung ein und dauert bis zur Abkühlung auf Raumtemperatur. Volumen Temperatur in C 1 Flüssige Schrumpfung Erstarrungs- Schrumpfung Flüssige Schrumpfung von Gießtemperatur bis Erstarrungsbeginn Abnahme der Gießhöhe Erstarrungs - Schrumpfung von Erstarrungsbeginn bis Erstarrungsende Ursache der Lunker Feste Schwindung von Erstarrungsende bis Raumtemperatur Grund für Schwindmaß Feste Schwindung Bild 1: Bereiche der Schwindung beim Abkühlen von Metallen Zweck der Schwindmaßzugabe Um in der Gießerei maßhaltige Gussteile fertigen zu können, muss der Modellbauer die Modelleinrichtungen um den jeweiligen prozentualen Betrag der festen Schwindung des Gusswerkstoffes größer herstellen. Damit der Modellbauer rasch und sicher arbeiten kann, benutzt er Mess- und Anreißgeräte, bei denen die Maßskalen um das Schwindmaß größer hergestellt sind, sogenannte Schwindmaßstäbe. Bild 2: Schwindungshohlraum im Speiser

12 Formtechnik mit Technischer Kommunikation 19 Größe des Schwindmaßes Die Größe des Schwindmaßes ist ganz besonders vom Gusswerkstoff abhängig, deshalb muss sich der Modellbauer vor dem Bau des Modells über den vorgesehenen Gusswerkstoff informieren, um dann mit dem erforderlichen Schwindmaßstab zu arbeiten. Anhaltspunkte, nach denen sich der Modellbauer bei der Festlegung der Größe des Schwindmaßes richtet, enthält die E In Tabelle 1 werden die durchschnittlichen Erfahrungswerte der festen Schwindung von allen üb - lichen Gusswerkstoffen in Prozenten angegeben, erweitert um mögliche Abweichungen. Behinderte Schwindung Der Prozentsatz der Schwindung ist jedoch nicht nur vom Gusswerkstoff abhängig, sondern auch von der konstruktiven Gestalt (Bild 1), den Wanddicken der Gussstücke sowie von den Festigkeitswerten der Gießform. In der Praxis kommen deshalb auch von der orm abweichende Schwindmaße zur Anwendung. Wegen unterschiedlicher Wanddicken und wegen Materialanhäufungen an bestimmten Stellen der Gussstücke ist ein gleichzeitiger Ablauf der Erstarrung nicht gewährleistet. Daraus ergeben sich Spannungen, Formveränderungen und manchmal auch Risse am Gussstück. Eine gießgerechte Konstruktion, welche eine gleichgerichtete Erstarrung durch möglichst gleichmäßige Wanddicken anstrebt, kann solche Auswirkungen vermeiden helfen. Eine Behinderung der Schwindung wird durch sehr fest verdichtete Formen, getrocknete Formen und durch sehr feste, harte Kerne verursacht. Auch die oft bei großen Kernen notwendigen Kern armierungen (Kerneisen) können die Schwin - dung behindern und vermindern. In kritischen Fällen sollte man vorher mit den zuständigen Gießereifachleuten sprechen und sich dann an die angegebenen Erfahrungswerte halten. icht selten kann hierbei das Schwindmaß für die Länge anders angegeben sein als für die Breite und Höhe des Modells. Schwindmaße für Kokillen- und Druckguss Absolut unnachgiebige metallische Dauerformen, wie sie für das Kokillen und Druckgießen erforderlich sind, wirken sich sehr hemmend auf den Schwindungsvorgang aus. Deshalb werden beim Bau von solchen Gießwerkzeugen geringere Schwindmaße als beim Sandguss berücksichtigt (Tabelle 2). Gusswerkstoff Richt- Mögliche wert Abweichung in % in % Gusseisen mit Lamellengrafit 1,0 0,5 1,3 mit Kugelgrafit, ungeglüht 1,2 0,8 2,0 mit Kugelgrafit, geglüht 0,5 0,0 0,8 Stahlguss 2,0 1,5 2,5 Manganhartstahl 2,3 2,3 2,8 Temperguss weiß (GJMW) 1,6 1,0 2,0 schwarz (GJMB) 0,5 0,0 1,5 Aluminium-Gusslegierungen 1,2 0,8 1,5 Magnesium-Gusslegierungen 1,2 1,0 1,5 Kupferguss (Elektrolyt) 1,9 1,5 2,1 Kupfer-Zinn-Leg. (Bronze) 1,5 0,8 2,0 Kupfer-Zinn-Zink-Leg. (Rotguss) 1,3 0,8 1,6 Kupfer-Zink-Leg. (Messing) 1,2 0,8 1,8 Sondermessing-Guss (Cu-Zn-Mn(Fe-Al)) 2,0 1,8 2,3 Mehrstoff-Aluminiumbronzen 2,1 1,9 2,3 Zinkguss-Legierungen 1,3 1,1 1,5 Weißmetall (Blei-Zinn) 0,5 0,4 0,6 Tabelle 1: Schwindmaßrichtwerte und mögliche Ab weichungen unbehinderte Schwindung Bild 1: Schwindung und Gusstückform behinderte Schwindung Gießwerkstoff Schwindmaße in % für Kokillen- Druckguss guss Reinaluminium 0,7 1,2 Aluminium-Legierungen: G-Al Si 12, G-Al Si 10 Mg 0,6 0,8 0,5 0,7 G-Al Si 5 Mg, G-Al Si 6 Cu 4, G-Al Si 7 Mg, G-Al Si 7 Cu 3 0,5 0,9 0,5 0,7 G-Al Mg 3, G-Al Mg 5, G-Al Mg 10 0,5 0,9 0,6 1,0 G-Al Cu 3 Ti, G-Al Cu 4 Ti Mg 0,5 0,9 Magnesium-Legierungen: 0,8 1,2 0,8 1,2 Kupfer-Legierungen: Guss-Zinnbronze, Rotguss 1,0 1,4 Guss-Messing 0,8 1,2 0,7 1,2 Guss-Sondermessing (Al-, Mn-legiert) 1,4 2,0 0,8 1,6 Guss-Aluminiumbronze 1,4 2,0 Blei-Legierungen 0,3 0,6 0,3 0,6 Zinn-Legierungen 0,3 0,6 0,2 0,5 Zink-Legierungen 0,6 1,0 0,4 0,6 Tabelle 2: Schwindmaße für Kokillen- und Druckguss

13 20 Formtechnik mit Technischer Kommunikation Formschräge Durch eigung der in Ausheberichtung senkrechten Flächen erhalten Modelle und Formen eine Formschräge. Dadurch entfällt beim Ausheben ein wesentlicher Teil der Reibung, die Gefahr der Formbeschädigung wird geringer. Die Formschräge, auch Formkonus genannt, wird nach Bild 1 in drei Möglichkeiten ausgeführt. Dabei ergeben sich unterschiedliche Abweichungen vom Zeichnungsmaß. Meist wird die Formschräge als Materialzugabe ausgeführt. An Kernmarken, Aufstampfböden und Dämmteilen ist die Formschräge größer als an Gusskonturen der Modelle, an Dauerformen geringer. Bearbeitungszugaben (Bild 1, S. 21) Gussteile müssen zur spanenden Bearbeitung durch Drehen, Fräsen, Schleifen usw. eine Zugabe von einigen Millimetern erhalten. Die Flächen, die eine solche Bearbeitungszugabe erhalten sollen, sind in der Zeichnung nach DI ISO mit Symbolen wie in Bild 2 versehen. Bei zu geringer Zugabe kann durch Verzug, Schwindung u. a. Einflüsse das Werkzeug oft nicht mehr im Material arbeiten. Bei zu großer Zugabe werden die Bearbeitungskosten zu groß. Eine optimale Zugabe richtet sich daher nach folgenden Abhängigkeiten: Werkstückgröße Je größer die Werkstückabmessung, umso größer ist die Bearbeitungszugabe. Gusswerkstoff Bei Stahlguss ist die Zugabe größer als bei Guss eisen, bei Leichtmetall geringer. Lage der Bearbeitungsflächen Die spezifisch leichteren Verunreinigungen der Schmelze wie Schlacke, Oxide und Schaum können sich im Oberteil ablagern, deshalb ist die Bearbeitungszugabe bei Großmodellen im Oberteil oft größer. Formverfahren Handformverfahren, Vollformen weisen mehr Zugabe als Maschinenformverfahren auf. Maschinenbautechnische Zugaben Zum Bearbeiten müssen die Gussteile auf dem Maschinentisch festgespannt werden. Hierzu sind oft zusätzliche Auflagen und Spannelemente, wie in Bild 3 links, erforderlich. Zum Transport mit dem Kran sind für große Gussteile häufig Haken und Schwenkzapfen notwendig (Bild 3 rechts). Gießtechnische Zugaben Das Einguss- und Speisersystem kann z. B. bei Stahlguss bis 50 % des Gussgewichtes betragen. a) + Formschräge = Materialzugabe b) Formschräge = Materialwegnahme c) Formschräge = Materialvermittelt Bild 1: Die drei Ausführungsmöglichkeiten der Formschräge Höhe in mm bis 30 1 bis 1,5* über 30 bis 80 2 bis 2,5* über 80 bis 180 2,5 bis 3* über 180 bis bis 4* über 250 bis 1000 über 1000 bis 4000 Ra 6,3 œ60 glatt Ra 25 Ra 25 Ra 25 Ra 6,3 œ120h11 Ra 1,6 Ra 6,3 Ra 1,6 Ra 6,3 Ra 25 Ra 1,6 Bild 2: Symbole zur Angabe der Oberflächen - beschaffenheit nach DI ISO 1302 (neu) U O Spannelement Formschräge in mm + 1,0 je 250 Höhe + 2,0 je 1000 Höhe * abhängig vom Formverfahren, Genaueres siehe E Tabelle 1: Formschräge an Modellen nach E Höhe Schräge in mm in Grad bis 70 5 über 70 3 An den Oberteil-Kernmarken wird in der Regel eine größere Schräge angebracht, z.b. 8, 10 oder 15 Tabelle 2: Formschräge für Unterteil-Kernmarken Bild 3: Maschinenbautechnische Zugaben (als Schaumstoff-Modellteile) Ra Transportelement